.NET ORM 导航属性【到底】可以解决什么问题？

1|0写在开头

从最早期入门时的单表操作，

到后来接触了 left join、right join、inner join 查询，

因为经费有限，需要不断在多表查询中折腾解决实际需求，不知道是否有过这样的经历？

本文从实际开发需求讲解导航属性（ManyToOne、OneToMany、ManyToMany）的设计思路，和到底解决了什么问题。提示：以下示例代码使用了 FreeSql 语法，和一些伪代码。

2|0入戏准备

FreeSql 是 .Net ORM，能支持 .NetFramework4.0+、.NetCore、Xamarin、XAUI、Blazor、以及还有说不出来的运行平台，因为代码绿色无依赖，支持新平台非常简单。目前单元测试数量：5000+，Nuget下载数量：180K+，源码几乎每天都有提交。值得高兴的是 FreeSql 加入了 ncc 开源社区：https://github.com/dotnetcore/FreeSql，加入组织之后社区责任感更大，需要更努力做好品质，为开源社区出一份力。

QQ群：4336577(已满)、8578575(在线)、52508226(在线)

为什么要重复造轮子？

FreeSql 主要优势在于易用性上，基本是开箱即用，在不同数据库之间切换兼容性比较好。作者花了大量的时间精力在这个项目，肯请您花半小时了解下项目，谢谢。功能特性如下：

支持 CodeFirst 对比结构变化迁移；
支持 DbFirst 从数据库导入实体类；
支持丰富的表达式函数，自定义解析；
支持批量添加、批量更新、BulkCopy；
支持导航属性，贪婪加载、延时加载、级联保存；
支持读写分离、分表分库，租户设计；
支持 MySql/SqlServer/PostgreSQL/Oracle/Sqlite/达梦/神通/人大金仓/翰高/MsAccess；

FreeSql 使用非常简单，只需要定义一个 IFreeSql 对象即可：

static IFreeSql fsql = new FreeSql.FreeSqlBuilder()
    .UseConnectionString(FreeSql.DataType.MySql, connectionString)
    .UseAutoSyncStructure(true) //自动同步实体结构到数据库
    .Build(); //请务必定义成 Singleton 单例模式

3|0ManyToOne 多对一

left join、right join、inner join 从表的外键看来，主要是针对一对一、多对一的查询，比如 Topic、Type 两个表，一个 Topic 只能属于一个 Type：

select
topic.*, type.name
from topic
inner join type on type.id = topic.typeid

查询 topic 把 type.name 一起返回，一个 type 可以对应 N 个 topic，对于 topic 来讲是 N对1，所以我命名为 ManyToOne

在 c# 中使用实体查询的时候，N对1 场景查询容易，但是接收对象不方便，如下：

fsql.Select<Topic, Type>()
  .LeftJoin((a,b) => a.typeid == b.Id)
  .ToList((a,b) => new { a, b })

这样只能返回匿名类型，除非自己再去建一个 TopicDto，但是查询场景真的太多了，几乎无法穷举 TopicDto，随着需求的变化，后面这个 Dto 会很泛滥越来越多。

于是聪明的人类想到了导航属性，在 Topic 实体内增加 Type 属性接收返回的数据。

fsql.Select<Topic>()
   .LeftJoin((a,b) => a.Type.id == a.typeid)
   .ToList();

返回数据后，可以使用 [0].Type.name 得到分类名称。

经过一段时间的使用，发现 InnerJoin 的条件总是在重复编写，每次都要用大脑回忆这个条件（论头发怎么掉光的）。

进化一次之后，我们把 join 的条件做成了配置：

class Topic
{
    public int typeid { get; set; }
    [Navigate(nameof(typeid))]
    public Type Type { get; set; }
}
class Type
{
    public int id { get; set; }
    public string name { get; set; }
}

查询的时候变成了这样：

fsql.Select<Topic>()
   .Include(a => a.Type)
   .ToList();

返回数据后，同样可以使用 [0].Type.name 得到分类名称。

[Navigate(nameof(typeid))] 理解成，Topic.typeid 与 Type.id 关联，这里省略了 Type.id 的配置，因为 Type.id 是主键（已知条件无须配置），从而达到简化配置的效果
.Include(a => a.Type) 查询的时候会自动转化为：.LeftJoin(a => a.Type.id == a.typeid)

思考：ToList 默认返回 topic.* 和 type.* 不对，因为当 Topic 下面的导航属性有很多的时候，每次都返回所有导航属性？

于是：ToList 的时候只会返回 Include 过的，或者使用过的 N对1 导航属性字段。

fsql.Select<Topic>().ToList(); 返回 topic.*
fsql.Select<Topic>().Include(a => a.Type).ToList(); 返回 topic.* 和 type.*
fsql.Select<Topic>().Where(a => a.Type.name == "c#").ToList(); 返回 topic.* 和 type.*，此时不需要显式使用 Include(a => a.Type)
fsql.Select().ToList(a => new { Topic = a, TypeName = a.Type.name }); 返回 topic.* 和 type.name

有了这些机制，各种复杂的 N对1，就很好查询了，比如这样的查询：

fsql.Select<Tag>().Where(a => a.Parent.Parent.name == "粤语").ToList();
//该代码产生三个 tag 表 left join 查询。

class Tag {
  public int id { get; set; }
  public string name { get; set; }
  
  public int? parentid { get; set; }
  public Tag Parent { get; set; }
}

是不是比自己使用 left join/inner join/right join 方便多了？

4|0OneToOne 一对一

一对一和 N对1 解决目的是一样的，都是为了简化多表 join 查询。

比如 order, order_detail 两个表，一对一场景：

fsql.Select<order>().Include(a => a.detail).ToList();

fsql.Select<order_detail>().Include(a => a.order).ToList();

查询的数据一样的，只是返回的 c# 类型不一样。

一对一，只是配置上有点不同，使用方式跟 N对1 一样。

一对一，要求两边都存在目标实体属性，并且两边都是使用主键做 Navigate。

class order
{
    public int id { get; set; }
    [Navigate(nameof(id))]
    public order_detail detail { get; set; }
}
class order_detail
{
    public int orderid { get; set; }
    [Navigate(nameof(orderid))]
    public order order { get; set; }
}

5|0OneToMany 一对多

1对N，和 N对1 是反过来看

topic 相对于 type 是 N对1

type 相对于 topic 是 1对N

所以，我们在 Type 实体类中可以定义 List<Topic> Topics { get; set; } 导航属性

class Type
{
    public int id { get; set; }
    public List<Topic> Topics { get; set; }
}

1对N 导航属性的主要优势：

查询 Type 的时候可以把 topic 一起查询出来，并且还是用 Type 作为返回类型。
添加 Type 的时候，把 Topics 一起添加
更新 Type 的时候，把 Topics 一起更新
删除 Type 的时候，没动作（ ef 那边是用数据库外键功能删除子表记录的）

5|1OneToMany 级联查询

把 Type.name 为 c# java php，以及它们的 topic 查询出来：

方法一：

fsql.Select<Type>()
   .IncludeMany(a => a.Topics)
   .Where(a => new { "c#", "java", "php" }.Contains(a.name))
   .ToList();

[
{
  name : "c#",
  Topics: [ 文章列表 ]
}
...
]

这种方法是从 Type 方向查询的，非常符合使用方的数据格式要求。

最终是分两次 SQL 查询数据回来的，大概是：

select * from type where name in ('c#', 'java', 'php')
select * from topics where typeid in (上一条SQL返回的id)

方法二：从 Topic 方向也可以查询出来：

fsql.Select<Topic>()
   .Where(a => new { "c#", "java", "php" }.Contains(a.Type.name)
   .ToList();

一次 SQL 查询返回所有数据的，大概是：

select * from topic
left join type on type.id = topic.typeid
where type.name in ('c#', 'java', 'php')

解释：方法一 IncludeMany 虽然是分开两次查询的，但是 IO 性能远高于方法二。方法二查询简单数据还行，复杂一点很容易产生大量重复 IO 数据。并且方法二返回的数据结构 List<Topic>，一般不符合使用方要求。

IncludeMany 第二次查询 topic 的时候，如何把记录分配到 c# java php 对应的 Type.Topics 中？

所以这个时候，配置一下导航关系就行了。

N对1，这样配置的（从自己身上找一个字段，与目标类型主键关联）：

class Topic
{
    public int typeid { get; set; }
    [Navigate(nameof(typeid))]
    public Type Type { get; set; }
}

1对N，这样配置的（从目标类型上找字段，与自己的主键关联）：

class Type
{
    public int id { get; set; }
    [Navigate(nameof(Topic.typeid))]
    public List<Topic> Topics { get; set; }
}

举一反三：

IncludeMany 级联查询，在实际开发中，还可以 IncludeMany(a => a.Topics, then => then.IncludeMany(b => b.Comments))

假设，还需要把 topic 对应的 comments 也查询出来。最多会产生三条SQL查询：

select * from type where name in ('c#', 'java', 'php')
select * from topic where typeid in (上一条SQL返回的id)
select * from comment where topicid in (上一条SQL返回的id)

思考：这样级联查询其实是有缺点的，比如 c# 下面有1000篇文章，那不是都返回了？

IncludeMany(a => a.Topics.Take(10))

这样就能解决每个分类只返回 10 条数据了，这个功能 ef/efcore 目前做不到，直到 efcore 5.0 才支持，这可能是很多人忌讳 ef 导航属性的原因之一吧。几个月前我测试了 efcore 5.0 sqlite 该功能是报错的，也许只支持 sqlserver。而 FreeSql 没有数据库种类限制，还是那句话：都是亲儿子！

关于 IncludeMany 还有更多功能请到 github wiki 文档中了解。

5|2OneToMany 级联保存

实践中发现，N对1 不适合做级联保存。保存 Topic 的时候把 Type 信息也保存？我个人认为自下向上保存的功能太不可控了，FreeSql 目前不支持自下向上保存。

FreeSql 支持的级联保存，是自上向下。例如保存 Type 的时候，也同时能保存他的 Topic。

级联保存，建议用在不太重要的功能，或者测试数据添加：

var repo = fsql.GetRepository<Type>();
repo.DbContextOptions.EnableAddOrUpdateNavigateList = true;
repo.DbContextOptions.NoneParameter = true;
repo.Insert(new Type
{
  name = "c#",
  Topics = new List<Topic>(new[] {
    new Topic
    {
        ...
    }
  })
});

先添加 Type，如果他是自增，拿到自增值，向下赋给 Topics 再插入 topic。

6|0ManyToMany 多对多

多对多是很常见的一种设计，如：Topic, Tag, TopicTag

class Topic
{
    public int id { get; set; }
    public string title { get; set; }

    [Navigate(ManyToMany = typeof(TopicTag))]
    public List<Tag> Tags { get; set; }
}
public Tag
{
    public int id { get; set; }
    public string name { get; set; }

    [Navigate(ManyToMany = typeof(TopicTag))]
    public List<Topic> Topics { get; set; }
}
public TopicTag
{
    public int topicid { get; set; }
    public int tagid { get; set; }

    [Navigate(nameof(topicid))]
    public Topic Topic { get; set; }
    [Navigate(nameof(tagid))]
    public Tag Tag { get; set; }
}

看着觉得复杂？？看完后面查询多么简单的时候，真的什么都值了！

N对N 导航属性的主要优势：

查询 Topic 的时候可以把 Tag 一起查询出来，并且还是用 Topic 作为返回类型。
添加 Topic 的时候，把 Tags 一起添加
更新 Topic 的时候，把 Tags 一起更新
删除 Topic 的时候，没动作（ ef 那边是用数据库外键功能删除子表记录的）

6|1ManyToMany 级联查询

把 Tag.name 为 c# java php，以及它们的 topic 查询出来：

fsql.Select<Tag>()
   .IncludeMany(a => a.Topics)
   .Where(a => new { "c#", "java", "php" }.Contains(a.name))
   .ToList();

[
{
  name : "c#",
  Topics: [ 文章列表 ]
}
...
]

最终是分两次 SQL 查询数据回来的，大概是：

select * from tag where name in ('c#', 'java', 'php')
select * from topic where id in (select topicid from topictag where tagid in(上一条SQL返回的id))

如果 Tag.name = "c#" 下面的 Topic 记录太多，只想返回 top 10：

.IncludeMany(a => a.Topics.Take(10))

也可以反过来查，把 Topic.Type.name 为 c# java php 的 topic，以及它们的 Tag 查询出来：

fsql.Select<Topic>()
   .IncludeMany(a => a.Tags)
   .Where(a => new { "c#", "java", "php" }.Contains(a.Type.name))
   .ToList();

[
{
  title : "FreeSql 1.8.1 正式发布",
  Type: { name: "c#" }
  Tags: [ 标签列表 ]
}
...
]

N对N 级联查询，跟 1对N 一样，都是用 IncludeMany，N对N IncludeMany 也可以继续向下 then。

查询 Tag.name = "c#" 的所有 topic：

fsql.Select<Topic>()
   .Where(a => a.Tags.AsSelect().Any(b => b.name = "c#"))
   .ToList();

产生的 SQL 大概是这样的：

select * from topic
where id in ( 
    select topicid from topictag 
    where tagid in ( select id from tag where name = 'c#' ) 
)

6|2ManyToMany 级联保存

级联保存，建议用在不太重要的功能，或者测试数据添加：

var repo = fsql.GetRepository<Topic>();
repo.DbContextOptions.EnableAddOrUpdateNavigateList = true;
repo.DbContextOptions.NoneParameter = true;
repo.Insert(new Topic
{
  title = "FreeSql 1.8.1 正式发布",
  Tags = new List<Tag>(new[] {
    new Tag { name = "c#" }
  })
});

插入 topic，再判断 Tag 是否存在（如果不存在则插入 tag）。

得到 topic.id 和 tag.id 再插入 TopicTag。

另外提供的方法 repo.SaveMany(topic实体, "Tags") 完整保存 TopicTag 数据。比如当 topic实体.Tags 属性为 Empty 时，删除 topic实体存在于 TopicTag 所有表数据。

SaveMany机制：完整保存，对比 TopicTag 表已存在的数据，计算出添加、修改、删除执行。

7|0父子关系

父子关系，其实是 ManyToOne、OneToMany 的综合体，自己指向自己，常用于树形结构表设计。

父子关系，除了能使用 ManyToOne、OneToMany 的使用方法外，还提供了 CTE递归查询、内存递归组装数据功能。

public class Area
{
  [Column(IsPrimary = true)]
  public string Code { get; set; }

  public string Name { get; set; }
  public string ParentCode { get; set; }

  [Navigate(nameof(ParentCode))]
  public Area Parent { get; set; }
  [Navigate(nameof(ParentCode))]
  public List<Area> Childs { get; set; }
}

var repo = fsql.GetRepository<Area>();
repo.DbContextOptions.EnableAddOrUpdateNavigateList = true;
repo.DbContextOptions.NoneParameter = true;
repo.Insert(new Area
{
  Code = "100000",
  Name = "中国",
  Childs = new List<Area>(new[] {
    new Area
    {
      Code = "110000",
      Name = "北京",
      Childs = new List<Area>(new[] {
        new Area{ Code="110100", Name = "北京市" },
        new Area{ Code="110101", Name = "东城区" },
      })
    }
  })
});

7|1递归数据

配置好父子属性之后，就可以这样用了：

var t1 = fsql.Select<Area>().ToTreeList();
Assert.Single(t1);
Assert.Equal("100000", t1[0].Code);
Assert.Single(t1[0].Childs);
Assert.Equal("110000", t1[0].Childs[0].Code);
Assert.Equal(2, t1[0].Childs[0].Childs.Count);
Assert.Equal("110100", t1[0].Childs[0].Childs[0].Code);
Assert.Equal("110101", t1[0].Childs[0].Childs[1].Code);

查询数据本来是平面的，ToTreeList 方法将返回的平面数据在内存中加工为树型 List 返回。

7|2CTE递归删除

很常见的无限级分类表功能，删除树节点时，把子节点也处理一下。

fsql.Select<Area>()
  .Where(a => a.Name == "中国")
  .AsTreeCte()
  .ToDelete()
  .ExecuteAffrows(); //删除 中国 下的所有记录

如果软删除：

fsql.Select<Area>()
  .Where(a => a.Name == "中国")
  .AsTreeCte()
  .ToUpdate()
  .Set(a => a.IsDeleted, true)
  .ExecuteAffrows(); //软删除 中国 下的所有记录

7|3CTE递归查询

若不做数据冗余的无限级分类表设计，递归查询少不了，AsTreeCte 正是解决递归查询的封装，方法参数说明：

参数	描述
(可选) pathSelector	路径内容选择，可以设置查询返回：中国 -> 北京 -> 东城区
(可选) up	false(默认)：由父级向子级的递归查询，true：由子级向父级的递归查询
(可选) pathSeparator	设置 pathSelector 的连接符，默认：->
(可选) level	设置递归层级

通过测试的数据库：MySql8.0、SqlServer、PostgreSQL、Oracle、Sqlite、达梦、人大金仓

姿势一：AsTreeCte() + ToTreeList

var t2 = fsql.Select<Area>()
  .Where(a => a.Name == "中国")
  .AsTreeCte() //查询 中国 下的所有记录
  .OrderBy(a => a.Code)
  .ToTreeList(); //非必须，也可以使用 ToList（见姿势二）
Assert.Single(t2);
Assert.Equal("100000", t2[0].Code);
Assert.Single(t2[0].Childs);
Assert.Equal("110000", t2[0].Childs[0].Code);
Assert.Equal(2, t2[0].Childs[0].Childs.Count);
Assert.Equal("110100", t2[0].Childs[0].Childs[0].Code);
Assert.Equal("110101", t2[0].Childs[0].Childs[1].Code);
// WITH "as_tree_cte"
// as
// (
// SELECT 0 as cte_level, a."Code", a."Name", a."ParentCode" 
// FROM "Area" a 
// WHERE (a."Name" = '中国')

// union all

// SELECT wct1.cte_level + 1 as cte_level, wct2."Code", wct2."Name", wct2."ParentCode" 
// FROM "as_tree_cte" wct1 
// INNER JOIN "Area" wct2 ON wct2."ParentCode" = wct1."Code"
// )
// SELECT a."Code", a."Name", a."ParentCode" 
// FROM "as_tree_cte" a 
// ORDER BY a."Code"

姿势二：AsTreeCte() + ToList

var t3 = fsql.Select<Area>()
  .Where(a => a.Name == "中国")
  .AsTreeCte()
  .OrderBy(a => a.Code)
  .ToList();
Assert.Equal(4, t3.Count);
Assert.Equal("100000", t3[0].Code);
Assert.Equal("110000", t3[1].Code);
Assert.Equal("110100", t3[2].Code);
Assert.Equal("110101", t3[3].Code);
//执行的 SQL 与姿势一相同

姿势三：AsTreeCte(pathSelector) + ToList

设置 pathSelector 参数后，如何返回隐藏字段？

var t4 = fsql.Select<Area>()
  .Where(a => a.Name == "中国")
  .AsTreeCte(a => a.Name + "[" + a.Code + "]")
  .OrderBy(a => a.Code)
  .ToList(a => new { 
    item = a, 
    level = Convert.ToInt32("a.cte_level"), 
    path = "a.cte_path" 
  });
Assert.Equal(4, t4.Count);
Assert.Equal("100000", t4[0].item.Code);
Assert.Equal("110000", t4[1].item.Code);
Assert.Equal("110100", t4[2].item.Code);
Assert.Equal("110101", t4[3].item.Code);
Assert.Equal("中国[100000]", t4[0].path);
Assert.Equal("中国[100000] -> 北京[110000]", t4[1].path);
Assert.Equal("中国[100000] -> 北京[110000] -> 北京市[110100]", t4[2].path);
Assert.Equal("中国[100000] -> 北京[110000] -> 东城区[110101]", t4[3].path);
// WITH "as_tree_cte"
// as
// (
// SELECT 0 as cte_level, a."Name" || '[' || a."Code" || ']' as cte_path, a."Code", a."Name", a."ParentCode" 
// FROM "Area" a 
// WHERE (a."Name" = '中国')

// union all

// SELECT wct1.cte_level + 1 as cte_level, wct1.cte_path || ' -> ' || wct2."Name" || '[' || wct2."Code" || ']' as cte_path, wct2."Code", wct2."Name", wct2."ParentCode" 
// FROM "as_tree_cte" wct1 
// INNER JOIN "Area" wct2 ON wct2."ParentCode" = wct1."Code"
// )
// SELECT a."Code" as1, a."Name" as2, a."ParentCode" as5, a.cte_level as6, a.cte_path as7 
// FROM "as_tree_cte" a 
// ORDER BY a."Code"

8|0总结

微软制造了优秀的语言 c#，利用语言特性可以做一些非常好用的功能，在 ORM 中使用导航属性非常适合。

ManyToOne(N对1) 提供了简单的多表 join 查询；
OneToMany(1对N) 提供了简单可控的级联查询、级联保存功能；
ManyToMany(多对多) 提供了简单的多对多过滤查询、级联查询、级联保存功能；
父子关系提供了常用的 CTE查询、删除、递归功能；

希望正在使用的、善良的您能动一动小手指，把文章转发一下，让更多人知道 .NET 有这样一个好用的 ORM 存在。谢谢了！！

FreeSql 开源协议 MIT https://github.com/dotnetcore/FreeSql，可以商用，文档齐全。QQ群：4336577(已满)、8578575(在线)、52508226(在线)

如果你有好的 ORM 实现想法，欢迎给作者留言讨论，谢谢观看！

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posted @ 2020-08-28 03:53 nicye 阅读(7475) 评论(21) 编辑收藏举报

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发表于 2020-08-28 03:53阅读次数：7475评论次数：21

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4|0OneToOne 一对一

5|0OneToMany 一对多

5|1OneToMany 级联查询

5|2OneToMany 级联保存

6|0ManyToMany 多对多

6|1ManyToMany 级联查询

6|2ManyToMany 级联保存

7|0父子关系

7|1递归数据

7|2CTE递归删除

7|3CTE递归查询

8|0总结

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